泛素连接酶基因OsNLA2、蛋白及其在水稻选育中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种泛素连接酶基因OsNLA2、蛋白及其在水稻选育中的应用。OsNLA2基因编码蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，cDNA序列如SEQ ID NO.2所示。本发明专利技术通过构建水稻OsNLA2基因超表达植株、OsNLA2基因突变体植株，发现通过提高OsNLA2基因表达，可以使正常的水稻米粒粒型大小和千粒重增加，还使低氮下水稻株高增加，通过敲除OsNLA2基因表达，可以使正常的单株稻谷数量和重量增加。OsNLA2基因可用于水稻选育中以改善水稻粒型、千粒重和低氮环境下水稻株高；且还可用于水稻选育中以提高水稻产量。OsNLA2基因在植物种子大小、重量、产量和低氮下株高增加等方面具有重要的应用价值。

Gene osnla2, protein of ubiquitin ligase and its application in rice breeding

【技术实现步骤摘要】
泛素连接酶基因OsNLA2、蛋白及其在水稻选育中的应用
本专利技术属于植物基因工程领域，具体是指一种泛素连接酶基因OsNLA2、蛋白及其在水稻选育中的应用。
技术介绍
泛素化是蛋白质翻译后修饰的一个类型，它参与了植物逆境胁迫和生长发育的许多方面。泛素化过程涉及到泛素连接酶、泛素活化酶和泛素结合酶。E3泛素连接酶在泛素化途径中起到非常重要的作用，其负责蛋白质底物的特异性识别并且招募和转运76个氨基酸的泛素分子到蛋白底物的赖氨酸残基上(DeshaiesRJ,JoazeiroCA.RINGdomainE3ubiquitinligases[J].AnnualReviewofBiochemistry,2009,78(1):399-434.)。E3泛素连接酶决定泛素化底物的特异性，其中RING型在植物抗非生物胁迫中起重要作用。目前已克隆鉴定了一些与植物干旱胁迫相关的RING型E3泛素连接酶(DreherK,CallisJ.Ubiquitin,hormonesandbioticstressinplants[J].AnnalsofBotany,2007,99(5):787-822.)。CHYR1是从拟南芥中克隆到的一个RING型E3泛素连接酶，在ABA诱导和干旱胁迫条件下该基因表达显著上调(DingS,ZhangB,QinF.ArabidopsisRZFP34/CHYR1,aUbiquitinE3ligase,regulatesstomatalmovementanddroughttoleranceviaSnRK2.6-mediatedphosphorylation[J].PlantCell,2015,27(11):3228.)。另外，泛素连接酶DRIP1和DRIP2作为负调控因子调控拟南芥的干旱胁迫响应过程(拟南芥DRIP1互作蛋白DIF1/2的功能研究[D].中国科学院大学,2014.)。辣椒中RING型E3泛素连接酶RmalH1在拟南芥异源过表达时植物的耐旱性明显提高，证明RmalH1是植物干旱胁迫响应的正调节因子(HanbaYT,ShibasakaM,HayashiY,etal.OverexpressionoftheBarleyAquaporinHvPIP2；1increasesinternalCO2conductanceandCO2assimilationintheleavesoftransgenicriceplants[J].Plant&CellPhysiology,2004,45(5):521-529.)。OsRD-CP1是RmalH1在水稻中的同源基因，该基因正向调控水稻干旱胁迫响应过程，但其具体机制仍不清楚(拟南芥F-box基因AtPP2-B11的功能分析及苹果RING型泛素连接酶E3的家族分析[D].山东农业大学,2011.)。植物的一些RING型E3泛素连接酶同样通过调控ABA合成，影响植物抗非生物胁迫。AIRP4蛋白羧基端含有C3HC4的RING结构域，AIRP4过表达植物中，ABA含量提高，AIRP4基因突变则影响根延伸和气孔关闭，过表达植株中干旱诱导的标记基因表达量也明显高于野生型和atairp4突变体，表明AIRP4通过影响内源ABA的量正调控抗旱反应，负调控抗盐响应过程(WangH,LuY,JiangT,etal.TheArabidopsisU-box/ARMrepeatE3ligaseAtPUB4influencesgrowthanddegenerationoftapetalcells,anditsmutationleadstoconditionalmalesterility[J].PlantJournal,2013,74(3):511-523.)。胡杨的RING型E3连接酶基因PeRH2过表达促进ABA的生物合成，增强转基因烟草的抗旱能力(ZhangH,CuiF,WuY,etal.TheRINGfingerubiquitinE3ligaseSDIR1targetsSDIR1-INTERACTINGPROTEIN1fordegradationtomodulatethesaltstressresponseandABAsignalinginArabidopsis[J].PlantCell,2015,27(1):214-227.)。NLA基因是E3泛素连接酶的一种，水稻中有实验结果表明OsNLA1负调控水稻中的Pi积累(GranatoTC,RaperCD.Proliferationofmaize(ZeamaysL.)rootsinresponsetolocalizedsupplyofnitrate[J].JExpBot,1989,40:263-275.)。在拟南芥中NLA还介导了低氮胁迫的响应(miR827-NLA-NRT1.7通路调控拟南芥硝态氮由源到库的机制研究[D].中国农科院科学院,2016.)。以上结果表明，E3泛素连接酶NLA对植物逆境和胁迫及磷的平衡影响较大，但对水稻种子和植株的生长发育目前未有任何研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种泛素连接酶基因OsNLA2、蛋白及其在水稻选育中的应用。本专利技术发现水稻中OsNLA2基因对水稻种子大小、千粒重和数量，及水稻株高有重要的作用，超表达可以增加水稻种子大小和千粒重，还可以在低氮下增加水稻株高，基因敲除可以增加水稻单株种子数量和重量。所以基于超表达或基因敲除均可应用于水稻种子和株高的遗传改良的不同方面。本专利技术的第一目的是提供一种泛素连接酶基因OsNLA2。本专利技术的第二目的是提供一种泛素连接酶基因OsNLA2编码的蛋白。本专利技术的第三目的是提供一种上述泛素连接酶基因OsNLA2在水稻选育中的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：本专利技术以泛素连接酶基因OsNLA2为对象，从水稻中花11中克隆了OsNLA2的cDNA序列。通过构建OsNLA2基因超表达载体，将超表达载体导入中花11中，得到OsNLA2基因超表达植株，其种子大小、千粒重与中花11相比，均显著提高，同时在低氮和和高氮下水培发现，超表达植株在低氮下比中花11株高显著增加。通过构建OsNLA2基因的基因敲除载体，将敲除载体导入中花11中，得到OsNLA2基因的基因敲除植株，其单株水稻种子数量和重量与中花11相比，显著提高，同时在低氮和和高氮下水培发现，突变体植株在低氮下比中花11株高显著降低。这些结果表明，通过提高OsNLA2基因表达，可以使正常的水稻种子大小和千粒重增加，从而改善水稻粒型和产量，还可以使水稻在低氮下增加株高。通过敲除OsNLA2基因表达，可以使正常的水稻单株种子数量增加，从而提高水稻单株产量。基于本专利技术发现的OsNLA2基因的功能，其可用于水稻选育中。所述的水稻选育为提高水稻种子大小和千粒重，或提高水稻单株产量，或低氮下增加水稻株高。具体可通过超表达技术提高OsNLA2基因的表达，使水稻种子大小和千粒重增加，从而达到改善水稻粒型的目的，通过基因敲除技术降低OsNLA2基因的表达，使水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泛素连接酶基因OsNLA2，其特征在于：所述OsNLA2基因的cDNA序列如SEQ IDNO.2所示。/n

【技术特征摘要】
1.一种泛素连接酶基因OsNLA2，其特征在于：所述OsNLA2基因的cDNA序列如SEQIDNO.2所示。


2.一种如权利要求1所述泛素连接酶基因OsNLA2编码的蛋白，其特征在于：所述OsNLA2蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO.1所示；或所述OsNLA2蛋白为SEQIDNO.1所示氨基酸序列经取代、替换和/或增加一个或几个氨基酸获得的具有同等活性的...

【专利技术属性】
技术研发人员：方中明，王高华，段芳，
申请(专利权)人：武汉艾迪晶生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42